Курсовая электроснабжение городов

Содержание

Введение

1 План и экспликация проектируемого района

2 Краткая характеристика жилого района

3 Расчёт электрических нагрузок 0.4 кВ жилого района

3.1 Расчёт электрических нагрузок бытовых потребителей

3.1.1 Расчёт электрических нагрузок жилых зданий

3.1.2 Расчёт электрических нагрузок зданий со встроенными предприятиями

3.2 Расчёт электрических нагрузок коммунально-бытовых потребителей

3.2.1 Расчёт электрических нагрузок общественных зданий и

сооружений

3.2.2 Расчёт осветительной нагрузки

3.3 Расчёт электрических нагрузок распределительной сети 0.4 кВ

3.4 Выбор схемы распределительной сети 0.4 кВ

3.5 Выбор сечений линий распределительной сети 0.4 кВ

3.6 Расчёт электрических нагрузок 0.4 кВ на шинах ТП

4 Выбор числа и мощности ТП с учётом компенсации

5 Выбор схемы и конструкции ТП

6 Определение потерь мощности в трансформаторах

7 Расчёт электрических нагрузок на стороне 10 кВ

7.1 Расчёт электрических нагрузок на стороне 10 кВ

7.2 Расчёт электрических нагрузок распределительных линий 10 кВ

7.3 Выбор схемы распределительной сети

7.4 Выбор сечений распределительной сети

7.5 Расчёт электрических нагрузок РП

7.6 Проверка необходимости КРМ на шинах РП

8 Выбор схемы питающих линий 10 кВ

9 Выбор сечений питающих линий 10 кВ

10 Выбор схемы и конструкции РП

11 Расчёт токов короткого замыкания

11.1 Расчёт токов КЗ в сети 10 кВ

11.2 Расчёт токов КЗ в сети 0.4 кВ

11.3 Результаты расчёта токов короткого замыкания

12 Проверка выбранных сечений

12.1 Проверка сечений линий на потерю напряжения

12.2 Проверка сечений линий на воздействие токов КЗ 10.

13 Выбор и проверка электрических аппаратов

13.1 Выбор и проверка выключателей на РП

13.2 Выбор плавких предохранителей

13.3 Выбор выключателей нагрузки

13.4 Выбор автоматических выключателей

14 Расчёт ёмкостных токов замыкания на землю и выбор ДГР

15 Регулирование напряжения в городских электрических сетях

16 Релейная защита и автоматика

Заключение

Библиографический список

Приложение А Расчёт электрических нагрузок

Приложение Б Технический расчёт

Описание проекта

Курсовой проект содержит 91 с., 13 рисунков, 11 таблиц, 11 использованных источников.

Кабельная линия, трансформаторная подстанция, экспликация, распределительная подстанция, расчёт электрических нагрузок, вводное распределительное устройство, ток, мощность, компенсирующие устройства, коммунально-бытовой потребитель.

Выбор принципиальной схемы электрических соединений распределительной сети, разработка системы электроснабжения жилого района, в частности определение расчетной нагрузки 0.4 кВ, расчёт нагрузки жилых зданий, расчёт нагрузки коммунально-бытовых потребителей, расчёт осветительной нагрузки, выбор сечений кабельных линий, расчет токов КЗ, проверка коммутационной защитной аппаратуры и выбранных сечений.

Введение

Под системой электроснабжения города понимается совокупность электрических сетей всех напряжений, расположенных на территории города и предназначенных для электроснабжения его потребителей. Различают электроснабжающие сети напряжением 35 – 110, кВ и выше и распределительные сети напряжением 0.4 – 10 кВ. Учитывая беспрерывное развитие существующих городов и появление новых, а также все увеличивающиеся масштабы электрической энергии, передаваемой через системы электроснабжения городов, вопросам рационального построения таких систем уделяется большое внимание. Развитие экономики нашей страны неразрывно связано с электрификацией всех отраслей народного хозяйства. Постепенное улучшение благосостояние граждан и уровня быта приводит к увеличению уровня электропотребления. В связи с этим курсовой проект выполнен в соответствии с новыми техническими нормативами и документами.

Экономичность электроснабжения достигается путем разработки совершенных систем распределения электроэнергии, использования рациональных конструкций комплектных распределительных устройств и трансформаторных подстанций и разработки оптимизации системы электроснабжения. На экономичность влияет выбор рациональных напряжений, оптимальных значений сечений проводов и кабелей, числа и мощности трансформаторных подстанций, средств компенсации реактивной мощности и их размещение в сети.

Реализация этих требований обеспечивает снижение затрат при сооружении и эксплуатации всех элементов системы электроснабжения, повышение надёжности схемы и качественное электроснабжение потребителей электроэнергии.

В данном курсовом проекте рассматривается проектирование жилого района города Благовещенска, ограниченного улицами Ленина – Амурская, Пушкина – Партизанская.

Краткая характеристика жилого района

Жилой район расположен в центральной части города и ограничен улицами Ленина, Амурская, Партизанская и Пушкина.

Город Благовещенск – административный центр Амурской области, важный промышленный, культурный и научный центр Дальнего Востока.

Город расположен на юге Амурской области, в 600 километрах к западу от города Хабаровска, на левом берегу реки Амур. Площадь городских земель составляет около 321 квадратных километров. Рельеф города спокойный, колебания отметок рельефа от 128 метров до 136 метров. Город расположен в I климатическом районе, в подрайоне 1А. Расчетные климатические условия соответствуют III району по ветру и II по гололеду. Климат города Благовещенска характеризуется как чертами континентального климата, так и муссонного, отличается суровой, малоснежной зимой и достаточно жарким летом с обильными осадками. Климат отличается резкой континентальностью и неравномерностью выпадения осадков.

Основные характеристики климатических условий г. Благовещенск:

-Район по гололёду – 2;

-Нормативная стенка гололёда, мм – 10;

-Район по ветру – 2;

-Низшая температура воздуха - -45;

-Среднегодовая температура воздуха - +5;

-Высшая температура воздуха - +40;

-Число грозовых часов в год – 34;

-Высота снежного покрова, макс/средн.,см – 35/10;

-Степень загрязнения атмосферы – 1;

-Температура при гололеде - -10;

Численность постоянного населения города Благовещенска составляет примерно 223,2 тысячи человек (22,7% населения Амурской области). Плотность населения города 744 человека на 1квадратный километр. Следовательно, город Благовещенск относится к числу больших городов.

Все потребители города, по характеру электропотребления и показателям электрической нагрузки, разбиваются на следующие группы:

1) потребители селитебных зон;

2) промышленные потребители;

3) коммунальные потребители общегородского значения (водопровод, канализация, электрифицированный транспорт и т.д.);

4) потребители пригородных районов.

Сегодня город Благовещенск является главным промышленным центром области. На его территории зарегистрировано 6,4 тысячи предприятий и организаций, в том числе 705 занимающихся выпуском промышленной продукции, 614 – строительством, 2638 – торговлей и общественным питанием, 97 – транспортных предприятий.

В рассматриваемом районе города преобладающая часть зданий – многоквартирные жилые дома. Однако, имеются и объекты обслуживания населения, такие как, школы детские сады. Имеются офисные здания, земельные участки для размещения автостоянок и гаражей.

Территория населенного места по назначению относится к селитебной зоне.

Расчёт электрических нагрузок 0.4 кв жилого района

Первым этапом проектирования систем электроснабжения является расчёт электрических нагрузок. Расчётной называют нагрузку, по которой определяют и выбирают электрооборудование, мощность источников питания, сечение кабелей и проводов, мощность трансформаторов. Особенностью расчёта в городских системах является то, что данные о характеристиках электроприёмников могут быть не известны, да и учесть их практически невозможно, поэтому для определения нагрузок пользуются различными методами. Пользуются методами расчёта электрических нагрузок по удельному расходу электроэнергии, на единицу продукции, по удельной нагрузке на единицу площади или одного посетителя, количество мест. Определение расчётных мощностей нагрузок следует производить по любому из существующих методов их расчета. Расчёт произведём с помощью метода удельных электрических нагрузок.

Расчёт электрических нагрузок на стороне 10 кв

7.1 Расчёт электрических нагрузок на стороне 10 кВ

Для расчёта электрической нагрузки на стороне 10 кВ необходимо брать мощность, приведённую к стороне 10 кВ, т.е. с учётом потерь в трансформаторах, которые были рассчитаны в предыдущем пункте. Расчёт произведён в программе Mathcad 14 и представлен в приложении Б. Расчёт был рассмотрен в предыдущем пункте и данные расчёта приведены в таблице 8, вместе с потерями.

Расчёт токов короткого замыкания

Короткими замыканиями называют замыкания между фазами, замыкания фаз на землю (нулевой провод) в сетях с глухо и эффективно-заземленными нейтралями, а также витковые замыкания в электрических машинах. Короткие замыкания возникают при нарушении изоляции электрических цепей. Чаще всего КЗ происходят через переходное сопротивление, например, через сопротивление электрической дуги, возникающей в месте повреждения изоляции. Иногда, возникает металлическое КЗ без переходного сопротивления. Для упрощения анализа в большинстве случаев при расчете токов КЗ рассматривают металлическое КЗ без учета переходных сопротивлений.

При трехфазном КЗ все фазы электрической сети оказываются в одинаковых условиях, поэтому его называют симметричным. При других видах КЗ фазы сети находятся в разных условиях, в связи, с чем векторные диаграммы токов и напряжений искажены. Такие КЗ называют несимметричными.

Протекание токов КЗ приводит к увеличению потерь электроэнергии в проводниках и контактах, что вызывает их повышенный нагрев. Нагрев может ускорить старение и разрушение изоляции, вызвать сваривание и выгорание контактов, потерю механической прочности шин и проводов и т. п.

Проводники и аппараты должны без повреждений переносить в течение заданного расчетного времени нагрев токами КЗ, т. е. должны быть термически стойкими.

Расчеты токов КЗ производятся для выбора или проверки параметров электрооборудования, а также для выбора или проверки уставок релейной защиты и автоматики.

При расчёте коротких замыканий учитывают следующие допущения: принимается, что фазы ЭДС всех генераторов не изменяются (отсутствие качания генераторов) в течение всего процесса КЗ, не учитывается насыщение магнитных систем, что позволяет считать постоянными и не зависящими от тока индуктивные сопротивления всех элементов короткозамкнутой цепи, пренебрегают намагничивающими токами силовых трансформаторов, не учитывают, кроме специальных случаев, емкостные проводимости элементов короткозамкнутой цепи на землю, считают, что трехфазная система является симметричной, влияние нагрузки на ток КЗ учитывают приближенно.

Выбор выключателей нагрузки

Выключатели нагрузки в сочетании с высоковольтным предохранителем заменяют собой выключатель. Выключатели нагрузки выполняют на номинальные токи 200 и 400 А. Выбор выключателей нагрузки производится по номинальному рабочему напряжению и току.

Принимаем к установке на всех ТП выключатели нагрузки типа ВНР10 400 с приводом ПР 17, амплитудное значение предельного тока составляет 41 кА, следовательно выбранные выключатели подойдут по термической стойкости.

Регулирование напряжения в гродских электрических сетях

Регулирование напряжения – это автоматическое или ручное преднамеренное изменение режима напряжения электрической сети с целью обеспечения требуемого уровня качества электроэнергии и экономичности сети. Изменение режима производится путём разовых мероприятий, воздействующих на величину напряжения. Величина напряжения может изменяться путём изменения напряжения генераторов или с помощью трансформаторов, с помощью устройств РПН. На подстанциях возможна установка синхронных компенсаторов или статических конденсаторов. На ЦП могут применяться вольтодобавочные устройства. Эти способы регулирования приводят к изменению напряжения всех присоединений. На всех подстанциях питающих распределительную сеть должны устанавливаться трансформаторы с устройством РПН. На подстанциях с трансформаторами без РПН возможна установка линейных регуляторов. Если централизованное регулирование не обеспечивает требуемого качества электроэнергии, то применяются средства местного регулирования напряжения. У потребителей можно установить батареи конденсаторов, или синхронных двигателей. Помимо вышеприведенных средств используют ответвления на стороне высшего напряжения понижающих трансформаторов, которые переключаются без возбуждения, устройствами ПБВ.

Релейная защита и автоматика

Нормальная работа любого электрического оборудования может быть прервана какими либо нарушениями и внештатными ситуациями. В частности для трансформатора таковыми являются:

– многофазные замыкания в обмотках и на выводах;

– однофазные замыкания в обмотках (включая витковые) и на выводах;

– внешние короткие замыкания;

– перегрузка обмоток;

возгорание масла;

понижение уровня масла;

Защитой от любых указанных повреждений, включая витковые замыкания в обмотках, является продольная дифференциальная токовая защита.

Для защиты от замыканий внутри бака, сопровождающихся выделением газа используется газовая защита.

Продольная дифференциальная токовая защита, действующая без выдержки времени на отключение повреждённого трансформатора от неповреждённой части электрической системы и других электроустановок с помощью выключателей. Такая защита выполняется на трансформаторах мощностью 6,3 МВ·А и более, а также ан трансформаторах номинальной мощностью 4МВ·А, если они работают параллельно на шины низшего напряжения (в целях селективного отключения повреждённого трансформатора).

Трансформаторы тока для продольной дифференциальной токовой защиты устанавливаются со всех сторон защищаемого трансформатора. Для двухобмоточных трансформаторов, имеющих схему соединения обмоток Y/Δ, вторичные обмотки трансформаторов тока на стороне высшего напряжения, как правило соединяются в треугольник, а на стороне низшего напряжения – в неполную звезду, при этом в дифференциальной цепи устанавливаются два реле.

Продольная дифференциальная токовая защита осуществляется с применением реле тока, обладающих улучшенной отстройкой от бросков намагничивающего тока, переходных и установившихся токов небаланса. Рекомендуется использовать реле с торможением типа ДЗТ – 11 или комплект защиты ДЗТ – 21.

Дифференциальная защита трансформатора с реле ДЗТ – 11 выполняется так, чтобы при внутренних повреждениях трансформатора торможение было минимальным или минимальным или совсем отсутствовало. Поэтому тормозная обмотка обычно подключается к трансформаторам тока, установленным на стороне низшего напряжения трансформатора.

Чувствительность дифференциальной защиты проверяется при КЗ на выводах с учётом влияния ан ток, протекающий в реле регулирования напряжения (РПН) при работе устройства автоматического регулирования коэффициента трансформации.

Защита действует на отключение повреждённого трансформатора. Когда исключена подпитка повреждения в двухобмоточном трансформаторе со стороны низшего напряжения, а также когда выключатель стороны НН удалён от места защиты на столько, что прокладка кабеля передачи отключающего этот выключатель сигнала оказывается экономически нецелесообразной, допускается действие защиты на отключение выключателя только с питающей стороны.

Заключение

Курсовое проектирование по дисциплине электроснабжение городов является одним из последних в курсе обучения студентов. Курсовой проект предназначен для закрепления знаний полученных в ходе обучения, а также для развития инженерного подхода к решению комплексных проектировочных задач. Полученный опыт будет незаменимым на государственном экзамене по одноименной дисциплине, а также на дипломном проектировании.

Разработка схемы распределительной сети и ее проверка дает возможность понять задачи, которые ставятся перед инженерами в проектных организациях, а также некоторые аспекты реального применения подобных схем инженерами эксплуатации. Основным критерием при проектировании было техническая применимость и экономичность проекта.

Данный курсовой проект позволяет закрепить знания по дисциплине «Электроснабжение городов», а также приобрести навыки по проектированию городских сетей и низковольтных электрических сетей.